短程（分子）蒸餾技術在PET回收領域的應用

為了實現柔性蒸餾分離（圖1），這里主要指在物質不發生熱分解的前提下進行蒸餾分離，化學工業中傳統的蒸餾方法正在逐漸地被薄膜蒸發/薄膜精餾與短程蒸餾技術所取代，這是因為相對于傳統的蒸餾方法而言，這種技術具有以下幾個方面的絕對優勢：采用特殊設計的成膜方式，使被蒸餾分離的物料形成均勻的薄膜，極大地提高了蒸發效率；采用特殊設計的蒸餾單元結構將蒸餾物質的被加熱時間縮短至1分鐘以內；將蒸餾單元中的絕對壓力降低到0.01~0.001 mbar，可以極大地降低被蒸餾物質的沸點；同時采用精餾柱，提高分離效果。蒸餾溫度的降低和加熱時間的縮短使得短程蒸餾技術對那些需要用蒸餾手段進行分離的高沸點熱敏性物質而言，可以最大限度地避 免其熱分解以維持物質原有的化學與生物活性結構。

據塑料地圖集，亞洲版，2021 塑料湯基金會（PLASTIC ATLAS, ASIA EDITION, 2021 PLASTIC SOUP FOUNDATION）相關資料顯示，下圖是以百萬噸計的全球塑料年產量。

塑料制品的應用非常廣泛，下圖列出了幾大類應用方向：

所有上述應用都將產生塑料垃圾，據統計，僅2019年，全球塑料垃圾產量約353百萬噸之多，而儲量方式如下：

-       9%被回收

-       20%被焚燒掉

-       50%在廢物處理場處理掉

-       其余不詳

PET的歷史

聚對苯二甲酸乙二(醇)酯（Polyethylentherephthalate），簡稱PET，其分子式如下：

-       PET發明于1941年

-       PET瓶是1973年由杜邦公司的納撒尼爾●惠氏（Nathaniel C. Wyeth, DuPont.）發明的

-       1978年，可口可樂在美國市場推出了一款2L瓶(30…50 psi)

-       如今，德國每年售出16400,000,000個PET瓶，其中90%被回收利用

PET的生產過程

-       首先，乙二醇（EG）由乙烯（天然氣）生產

-       對苯二甲酸二甲酯（DMT）或主要是對苯二甲酸（PTA）從對二甲苯（原油）生產而來

-經下列聚酯化（含催化劑）反應得到PET
n EG + n DMT à [PET]n + 2n MeOH
或多數情況下
n EG + n PTA à [PET]n + 2n H2O

PET的回收

PET的回收大致有以下工藝：

-       機械回收：將樹脂重熔、過濾、擠出或模塑成新的PET制品

-       化學回收：利用下述反應過程

PET - 單體 + EG ↔ BHET

在對苯二甲酸（PTA）、對苯二甲酸二甲酯（DMT）或對苯二甲酸二酯

與BHET之間轉換

-       酶水解

-       糖酵解法回收PET的可行工藝路線如下圖，其中大多涉及到分子蒸餾工藝

利用分子蒸餾技術回收PET

可以使用所有合適的純化方法并以可再聚合的形式進一步純化單體。凈化方法的例子包括汽提法、水溶液分離、蒸汽選擇性冷凝、生物過程后介質的過濾和濃縮、分離、蒸餾、真空蒸發、萃取、電滲析、吸附、離子交換、沉淀、結晶、濃縮和加酸、脫水和沉淀、納濾、酸催化劑處理、半連續模式蒸餾或連續模式蒸餾、溶劑萃取、蒸發濃縮、蒸發結晶。液/液萃取、加氫、共沸蒸餾、吸附、柱層析、簡單真空蒸餾和微濾，是否組合。

但蒸餾工藝的目的非常簡單，流程圖見下：

-       蒸餾BHET

-       回收EG

工藝條件大致如下：

由于PET物性的特殊性，技術保護的淋洗式內置冷凝器將用作冷阱。

蒸汽噴射泵將作為前級真空泵。

真空系統流程圖如下：

相關工藝過程也在不斷地完善中，不妥之處敬請批評指正。

北京賽泰科技有限公司

2024-01-17